Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu giả định vượt sông PV14

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước ta đang trên đà công nghiệp hoá, hiện đại hoá do đó nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng trở nên cấp bách; trong đó nổi bật là nhu cầu giao thông vận tải. Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên; là một sinh viên thuộc ngành Xây Dựng Cầu Đường - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua được sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học tập trau dồi chuyên môn nhằm phục vụ tốt công việc sau này với mong muốn góp một phần công sức nhỏ bé trong công cuộc xây dựng đất nước. Với việc thiết kế đồ án tốt nghiệp; phần nào đó giúp cho em làm quen với việc thiết kế một công trình giao thông để sau này khỏi bỡ ngỡ khi tiếp xúc công việc thực tế. Do thời gian có hạn, tài liệu còn thiếu, trình độ còn hạn chế hơn nữa lần đầu tiên phải thực vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện một đồ án lớn nên không tránh khỏi sai sót. Kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến thêm. Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo ThS. Nguyễn Duy Thảo đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước ta đang trên đà công nghiệp hoá, hiện đạihoá do đó nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng trở nên cấp bách; trong đó nổibật là nhu cầu giao thông vận tải

Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên; là một sinh viên thuộc ngànhXây Dựng Cầu Đường - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua được sựdạy dỗ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học tập trau dồichuyên môn nhằm phục vụ tốt công việc sau này với mong muốn góp một phần côngsức nhỏ bé trong công cuộc xây dựng đất nước

Với việc thiết kế đồ án tốt nghiệp; phần nào đó giúp cho em làm quen với việcthiết kế một công trình giao thông để sau này khỏi bỡ ngỡ khi tiếp xúc công việc thực

tế

Do thời gian có hạn, tài liệu còn thiếu, trình độ còn hạn chế hơn nữa lần đầutiên phải thực vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện một đồ án lớn nên không tránhkhỏi sai sót Kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến thêm

Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo ThS.Nguyễn Duy Thảo đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng ngày … tháng … năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phúc Văn

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Nội dung:

- Thiết kế cầu giả định vượt sông PV14

1.2 Các số liệu ban đầu:

- Qui mô: cầu được xây dựng với qui mô vĩnh cửu

- Tải trọng thiết kế: Tải trọng 0,65HL93+ đoàn người 3,9 KN/m2, theo tiêu chuẩn22TCN272-05

- Khổ cầu: K=9,5+2x1,5m

- Tĩnh không thông thuyền: Công trình qua sông cấp V nên có tĩnh không thôngthuyền:

+ Chiều cao thông thuyền H=4,0m (tính từ mực nước thông thuyền)

+ Khoảng thông thuyền B = 20m

- Chiều rộng toàn bộ cầu: 14,0m

1.3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật:

1.3.3.1 Khảo sát:

- Qui trình khảo sát đường ôtô 22TCN 263-2000

- Qui trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000 và 22TCN 262-2000

- Qui trình khảo sát và tính toán thủy văn 22TCN 220-95

1.3.3.2 Thiết kế:

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Bộ Giao Thông Vận Tải

- Công trình giao thông vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-95

- Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-2005

- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06

- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01

- Tiêu chuẩn phân cấp kỹ thuật đường nội bộ TCVN 5664-1992.

- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN 220-95

˜ PHẦN I ˜ THIẾT KẾ SƠ BỘ

(25%).

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ:

- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước công nghệ thi công cầu ngày càng

phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng các công nghệ thi công hiện đại vào các công trìnhcầu không còn là một vấn đề quá lớn Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ thi công cònphụ thuộc vào tình hình khu vực và điều kiện thi công

- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý về mặtkết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là tính kinh

tế của công trình và phù hợp với khả năng của các đơn vị thi công

- Trên cơ sở đó em đề xuất kết cấu thượng bộ của 2 phương án là phương án cầuliên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng , phương án cầu dầm bêtông cốtthép ứng suất trước thi công theo công nghệ lao dầm

2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ:

- Kết cấu hạ bộ của 2 phương án cầu cũng được đề xuất với kết cấu trụ hết sứcnhỏ, nhẹ, thanh mãnh, đồng thời các đường nét trên kết cấu hạ bộ đều phải chú trọngđến vấn đề mỹ quan, đến vẻ đẹp tổng thể của công trình

- Sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép và dùng loại cọc khoan nhồi để tăng cườngsức chịu tải khi chịu tải trọng lớn từ kết cấu thượng bộ Mặc dù cấu tạo trụ cầu và một

số bộ phận hơi phức tạp, thi công tương đối khó khăn nhưng với ưu điểm nổi trội làtăng vẽ mỹ quan cho thành phố nên ta vẫn chọn kết cấu như vậy để đáp ứng một yêucầu chung là tạo một vẽ mỹ quan cho công trình khi đưa vào khai thác

2.3 Đề xuất 3 giải pháp kết cấu như sau:

2.3.1 Phương án I:

Cầu là cầu dầm đơn giản BTCT ứng suất trước gồm 5 nhịp: 5x36m

Cầu có 2 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ với khổ cầu

K= 9,5m+2x0,25m+2x1,5m

2.3.1.1 Kết cấu thượng bộ:

- Dầm I BTCT ứng suất trước, fc’= 40 MPa

-Trụ lan can tay vịn bằng thép

-Các lớp mặt cầu:

+ Lớp bê tông asphalt dày 7 cm

+ Lớp bảo vệ dày 3 cm

+ Lớp phòng nước dày 1 cm

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

- Dầm bêtông cốt thép được thi công theo công nghệ lao dầm.

- Thi công mố, trụ bằng phương pháp lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

- Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc đóng

2.3.1.4 Kiểm tra điều kiện thoát nước:

0

0 0

L

L L

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

2.3.2 Phương án II:

Cầu dầm hộp bằng BTCT DƯL liên tục 3 nhịp: 50+70+50m

Cầu có 2 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ với khổ cầu :

K= 9,5m+2x1,5m

2.3.1.1 Kết cấu thượng bộ:

- Cầu liên tục BTCT DƯL 3 nhịp f'c = 40Mpa: 50+70+50m

- Mặt cắt ngang dạng dầm hộp gồm 1 hộp hai vách xiên chiều rộng 14,0m, chiềucao dầm chủ tại trụ chính là 4,0m và tại mút đầu dầm là 2,2m

- Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

- Các lớp mặt cầu:

+ Lớp bê tông asphalt dày 7 cm

+ Lớp bảo vệ dày 3cm

+ Lớp phòng nước dày 1 cm

- Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

- Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

2.3.1.2 Kết cấu hạ bộ:

+ Trụ cầu bằng BTCT f'c = 30 Mpa

+ Mố cầu dạng mố chữ U BTCT f'c = 30 Mpa

+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa, đường kính cọc là D=100cm

2.3.1.3 Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Dầm liên tục được thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng đối xứng qua trụ.+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

2.3.1.4 Kiểm tra điều kiện thoát nước:

Kiểm tra theo điều kiện:

% 5

% 100

0

0 0

L

L L

(*)Trong đó: + yc

L0 : khẩu độ tĩnh không yêu cầu, yc

+b i : tổng chiều dài tĩnh không ứng với MNCN do trụ chiếmchỗ.

0

0 0

L

L L

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÂN I

MNTT +5.5 m MNTN +2.6 m

150 50

70

50

1/2 MẶT CẮT NGANG I-I TL: 1/50

1/2 MẶT CẮT NGANG II-II TL: 1/50

LỚP BÊ TÔNG ASPHAL DÀY 7.0 cm LỚP BẢO VỆ DÀY 3.0 cm LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 1.0 cm BẢN MẶ T CẦ U DÀY 20 cm TẤ M ĐAN DÀY 8 cm

3.2 Tính toán khối lượng các hạng mục công trình:

22

1 18

1 (  = (1,62)m Chọn h= 1,6m

- Chiều rộng toàn cầu là: B = 14,0m

- Diện tích mặt cắt ngang giữa dầm : Ag = 0,682 m2

- Diện tích mặt cắt ngang tại đầu dầm : A’

g =1,153 m2

- Thể tích bê tông tại vị trí 2 đầu dầm : 1,153.1,6.2 = 3,69m3

- Thể tích bê tông hai đoạn vuốt đầu dầm :

2

153 , 1 682 ,

.0,8.2 = 1,468m3

- Thể tích bê tông tại vị trí giữa dầm : 0,682.(36-2.1,6-0,8.2) =21,278 m3

=> Tổng thể tích bê tông 1 dầm : 3,69+1,468+21,278=26,436 m3

-Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm chủ là k = 2%

-Thể tích cốt thép trong dầm chủ: Vct= 26,4362%= 0,529 m3

-Khối lượng cốt thép trong dầm chủ: Gct= 0,529x78,5= 41,51 KN

-Khối lượng bê tông trong dầm chủ: Gbt= (26,436 -0,529)25= 647,675KN

-Khối lượng dầm chủ trên 1 nhịp:Gdc=(41,51+647,675)6= 4135,11 KN

- Thể tích toàn bộ 1 dầm ngang kiểu này là: V1 = 2,47m3

 Dầm ngang tại hai đầu dầm

- Chiều cao dầm ngang : H2 = 1,52m

Hình 3.6: Mặt cắt ngang lan can ,tay vịn

- Diện tích phần bệ : Ab = 0, 179m2

- Diện tích phần tay vịn : : Atv = π.(0, 032+0,052) = 0,0107 m2

-Thể tích phần trụ :Atr =3,14.0,12.0,6 - 3,14.0,1.(0,032 + 0,052) =0,0178m3 ,các trụcách nhau 2m, tổng số lượng là 19 trụ trên nhịp 36m

Nhịp 36m :

- Thể tích lan can trên nhịp 36m :

Vlc =0,179x2x36+0,0178x2x19+0,0107x2x36 = 14,788m3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,0 %

Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vct = Vlc.kp = 14,7881,0% = 0,1479 m3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gct = Vsp.γs = 0,147978,5 = 11,61 KN

Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlc – Vct =14,788 – 0,1479 =14,61 m3

Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γc = 14,6124 = 350,746KN

Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glc = Gct + Gbt = 11,61+ 350,746 = 362,35 KN

3.2.1.5 Khối Lượng Trụ Cầu :

3.2.1.5.1 Khối Lượng Trụ T1,T2,T3 và T4:

- Trụ gồm 6 đá tảng kích thước cỏ bản là 80x25x100 (cm)

- Thân trụ hai đầu cong với bán kính cong là R80 (cm)

- Trụ số 2, trụ số 3 có kích thước giống nhau nên ta chỉ tính cho trụ số 2

- Từ những kích thước trên ta tính được trọng lượng của trụ T1, khối lượng ghitrong bảng dưới

900 640

640

Hình 3.7: Kích thước cơ bản của trụ

Bảng 3.1 : Bảng tính khối lượng thép và bêtông trụ T1(H=7,0m)

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG TRỤ T1

kiện

Thể tích(m3)

Số lượng(cái)

Dung trọng cấukiện (KN/m3)

Trọng lượng(KN)

Bảng 3.2: Bảng tính khối lượng thép và bêtông trụ T2,T3(H=9,0m)

Trọng lượng(KN)

Số lượng(cái)

3.2.1.6 Khối Lượng Mố cầu :

- Do địa hình có tính chất tương đối đối xứng, nên kích thước hai mố như nhau

Hình 3.8: Kích thước của mố cầu

Bảng 3.4: Bảng tính khối lượng thép và bêtông một mố cầu

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU

(m3)

Dung trọngcấu kiện(KN/m3)

Trọnglượng (KN)

6 Đá kê gối 1,2 25 30

3.3 Tính toán số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:

3.3.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau : Ptt = min(Qr; Pr)

3.3.2 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- Sức kháng dọc trục danh định:

Pn= 0,85.[0,85 '

c

f (Ap-Ast)+fy.Ast] Trong đó :

fy : Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy= 420(Mpa)

Thay vào ta được :

Pn= 0,85.[0,85.30.(160000-804) + 420.804]= 3737,6(KN)

- Sức kháng dọc trục tính toán : Pr=  Pn

Với  =0,75 hệ số sức kháng mũi cọc

 Pr= 0,75 3737,6= 2803,2(KN)

3.3.3.Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Cấu tạo các lớp địa chất gồm:

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

(mm)

Dung trọng

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

q 0,038 

(10.7.3.4.2a-1) Sức kháng điểm giới hạn: q l  0 , 4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

 :

3 5

6 6

6 3

2 1

3 3 2 2 1

.

15000

10 2 , 19 4900 10

4 , 19 5500 10

6 , 19 4600

h h h

h h

.038,0

3 3 2 2 1

h N h N h N

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

(mm)

Dung trọng

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

(10.7.3.4.2a-1) Sức kháng điểm giới hạn: q l  0 , 4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

Vì phương án I có trụ T2 và T3 bằng nhau nên ta chỉ chọn trụ ở vị trí bất lợi nhất để

tính:

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

(mm)

Dung trọng

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

q 0,038 

(10.7.3.4.2a-1) Sức kháng điểm giới hạn: q l  0 , 4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

3 5

6 6

6 3

2 1

3 3 2 2 1

.

15000

10 2 , 19 6400 10

4 , 19 4150 10

6 , 19 4450

h h h

h h

92 , 1 log 77 , 0

92 , 1 log 77

15000.96,25.038,0

D N

. . . 25.4450 2615000.4150 41.6400 32,1

3 2 1

3 3 2 2 1

h N h N h N

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

(mm)

Dung trọng

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

(10.7.3.4.2a-1) Sức kháng điểm giới hạn: q l  0 , 4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

3 5

6 6

6 3

2 1

3 3 2 2 1

.

15000

10 2 , 19 5350 10

4 , 19 5500 10

6 , 19 4150

.

mm N h

h h

h h

92 , 1 log 77 , 0

92 , 1 log 77

36,86( / )

400

15000.87,25.038,0

.038

,

D

D N

.

3 2 1

3 3 2 2 1 1

h N h N h N

PttTrụ= minP , r Q r = 1720,141 KN

3.3.4 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc của mố và trụ cầu :

*Tĩnh tải: Đối với nhịp 36m

61 , 7628

Trong đó : PKCN :trọng lượng kết cấu nhịp và các lớp phủ mặt cầu

PMỐ/TRỤ : trọng lượng bản thân mố hoặc trụ

+ Mố A :

- Tĩnh tải truyền xuống:

PKCN = (γ1.DC+ γ2.DW).

Trong đó:

γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25

γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5

 : diện tích đah của mố

DC , DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng

D W

D C DahR MA 35.2

- Trọng lượng do kết cấu nhịp 36m truyền xuống :

35.2 145KN

35KN 145KN

yi: tung độ đường ảnh hưởng tương ứng

+: diện tích đường ảnh hưởng dương

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)

P1 = 0,65.1,75.1.2(145.1+145.0,88 +35.0,756).(1 + 0,25)

+ 1,75.1.2.9,3.17,6+1,75.2.1,5.3,9.17,6 = 1783,69 (kN)

+ Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:

P2 = 0,65 γ.m.n (110.y1 + 110.y2 )(1 + IM) + γ.m.n.9,3.w++ γ.2.T.PL.w+

γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25

γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5

 : diện tích đah của trụ 1

DC, DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng

DahR T1

35.2 145KN

35KN 145KN

+ Hoạt tải do đoàn người +xe 2 trục + tải trọng làn:

P2 = 0,65 γ.m.n (110.y1 + 110.y2 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3 .w++ γ.2.T.PL .w+

= 0,65.1,75.1.2 (110.1 + 110.0,966) (1 + 0,25)

+ 1,75.1.2.9,3.35,2+1,75.2.1,5.3,9.35,2 =2481,47 (kN)

Trường hợp 2 xe tải thiết kế cách nhau 15m:

Cần chú ý rằng : trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từngtrụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phản lực

gối phải tổ hợp xe theo một cách nữa như sau : ’’Lấy 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết

kế +tải trọng làn ,có trục bánh trước xe này cách trục bánh sau xe kia không nhỏ hơn15m, khoảng cách giữa các trục 145kN phải lấy bằng 4,3m ’’(mục 3.6.1.3.1 trong22TCN272-05)

DahR T1

35.2 145KN

Trong đó : n : số lượng cọc tính toán được ghi trong bản dưới

 : hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng,  = 1,6 đối với mố và  =1,5 đối với trụ

AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc đã tính ở phần trên

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN II

4.1 Bố trí chung:

Kết cấu nhịp: Gồm 3 nhịp dầm liên tục kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, váchxiên có tiết diện thay đổi

Sơ đồ cầu như sau: 50 + 70 + 50 = 170 (m)

4.2 Tính toán khối lượng:

* Tính toán khối lượng dầm hộp BTCT:

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :

S3 S4

S5 S6

S7 S8

, 32

90 , 1 0

y x

y x

Thế vào PT (1) ta có: a1= 32 , 5 2

) 9 , 1 4 , 3

=32 , 5 2

5 , 1

; c1=1,9

Phương trình đường biên trên của bản đáy dầm: y t = 1 , 9

5 , 32

5 , 1 2

2



x

(1) Biên dưới bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình:

yd = a2.x2 + c2 (2) Các hệ số được xác định: 

, 32

2 , 2 0

y x

y x

Thế vào PT (2) ta có: a 2= 32 , 5 2

) 2 , 2 0 , 4

; c 2= 2,2

Phương trình đường biên dưới của bản đáy dầm: y d = 2 , 2

5 , 32

8 , 1 2

2



x

(2)

Từ phương trình của đường biên trên và dưới bản đáy dầm ta xác định được:

Chiều cao bản đáy dầm:

d = 0 , 3

5 , 32

3 , 0 2

A0: là phần có diện tích không đổi và

A1: là phần diện tích thay đổi

A 0 = 4,9 (m2)

1

0, 61

Đốt Mặt cắt Dày đáy A(m2)

4.3 Khối lượng mố cầu:

Vì 2 mố có kích thước giống nhau nên ta chỉ tính cho 1 mố:

Sơ đồ, kích thước mố cầu như hình vẽ:

Hình 4.3: kích thước mố

Bảng 4.2: Bảng tính khối lượng thép và bêtông một mố cầu

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU

4.4 Khối lượng trụ cầu:

Sơ đồ, kích thước trụ 1 như hình vẽ:

Số lượng(cái)

Dung trọng cấukiện (KN/m3)

Trọng lượng bêtông (KN)

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG TRỤ T2

cấu kiện

Thể tích(m3)

Số lượng(cái)

Dung trọng cấukiện (KN/m3)

DW3=0.03x13x15=5,85 (KN/m)

Tổng : DW = 20,93+1,95+5,85 = 28,73 (KN/m)

4.5.2 Trọng lượng lan can , tay vịn:

Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn như hình vẽ:

Xét trên toàn bộ chiều dài 170m

- Thể tích lan can trên 170 m :

Vlc =0,179x170x2+2x86x0,0178+0,0107x170x2=67,56 m3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %

Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vct = Vlc.kp = 67,561,5% = 1,01m3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gct = Vct.γs = 1,0178,5 = 79,55 KN

Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlc – Vct =67,56– 1,01 = 66,55 m3

Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γc = 66,5524 = 1597,2 KN

Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glc = Gct + Gbt = 79,55+ 1597,2 = 1676,75 KN

DClc+tv+bc=1676170,75= 9,86 (KN/m)

4.6 Tính toán số lượng cọc trong bệ móng mố , trụ.

4.6.1 Tính toán sức chịu tải của cọc

Cọc khoan nhồi sử dụng là loại cọc BTCT đường kính 1.0m (f’=30MPA) Sức chịu tảicủa cọc là trị số nhỏ nhất của sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền:

Ptt = min(Pvl,Pdn)

¯Biểu thức tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc như sau:

- Sức kháng theo vật liệu danh định:

Pvl= 0.85[0.85*f'c* (Ap-Ast) +fy*Ast]; (N)

Trong đó:

Thay vào ta được:

- Sức kháng theo vật liệu tính toán:

(Với : Hệ số sức kháng mũi cọc,  = 0.75)

* Sức chịu tải của cọc khoan nhồi ma sát được xác định như sau:

* Sức kháng dọc trục của cọc khoan nhồi bao gồm có cả sức kháng thành bên và sứckháng mũi cọc:

QR = *Qn = qpQp+qsQs

Trong đó:

Trong đó: qs:sức kháng đơn vị thân cọc (MPA)

Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng 10.8.3.4.2-1-Tổng kết các phương

-Sức kháng mũi cọc của cọc khoan nhồi được xác định như sau:

-N số đếm SPT đo được (búa/300mm)

-D đường kính cọc (mm)

(MPA)

Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng 10.8.3.4.3-1-Tổng kết các phương

* Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền tại mố A:

* Đối với đất rời:

-Sức kháng thân cọc cho cọc khoan nhồi được tính như sau:

Qs = qs*As (N)

hiệu: LKC1&2 Hồ sơ khảo sát địa chất Mã số: D533-05004-02-ĐC):

+Đối với trụ 1, 2 có Ldk=30.5m và mố B có Ldk=20.5m có kết quả tính như sau:

4.6.2.1 Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo các làn xe

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tadem + Làn, Xe tải + Làn

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làncho phù hợp

- Khai báo các trường hợp tĩnh tải có xét đến các hệ số vượt tải

- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ

số tải trọng, hệ số xung kích

- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

4.6.2.2 Mô hình hóa kết cấu:

- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúngnhư kết cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian

- Trụ cầu có kết cấu dạng Solid Track làm việc chịu nén nên sẽ được khai báobằng phần tử dạng beam với mặt cắt ngang như hình dưới

- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chươngtrình là phần tử Beam Mặt cắt ngang dầm chủ được khai báo trong chương trình vớicác thông số cụ thể như hình vẽ

- Trong chương trình không khai báo các phần tử của cầu dẫn, mố, trụ mà chỉ liênkết đầu dầm với trụ bằng các gối nên khi tính phản lực tại trụ cần phải cộng thêm phảnlực do phần cầu dẫn và phần trụ của nhịp chính sinh ra

- Liên kết giữa phần đầu dầm với trụ được mô tả bằng gối di động

- Liên kết kết cấu nhịp tại trụ được mô tả bằng 1 gối cố định còn lại là gối di độngCác tiết diện kết cấu được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau

4.6.2.3 Khai báo các điều kiện biên:

- Phần đầu dầm bên trái liên kết với nền đất được mô tả bằng gối cố định

- Phần còn lại trên các trụ ta khai báo liên kết RIGID LINK khống chế các bậc tự

do để làm việc giống như các gối di động Dưới mỗi trụ ta khai báo liên kết cứng vớinền đất bằng liên kết ngàm cứng Để đơn giản ta mô hình các vị trí trụ và mố còn lạiliên kết với nền đất bằng gối di động

Hình 4.6: Mô hình phẳng khai báo các điều kiện biên.

4.6.2.4 Khai báo các làn xe:

- Cầu gồm 2 làn xe chạy

+ 2 làn xe ô t ô 4.75m

+ 2 làn người đi bộ rộng 2x1.5m

+ 2 làn vạch sơn rộng 0.25m

Khai báo các làn xe chạy và người đi với độ lệch tâm như sau:

- Làn thô sơ, làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng:

xe hai trục + tải trọng làn hoặc xe tải + tải trọng làn

- Làn đi bộ được gán cho tải trọng người đi bộ

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD

- Khai báo 3 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:

+ HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TDM).+ HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TRK)

+ Hoạt tải tính phản lực trụ giữa của cầu liên tục: gồm hai xe tải thiết kế xếp cáchnhau 15m và tải trọng làn (Tên: 2HL-93TRK) Khai báo trường hợp tải trọng đoànngười: q = 3.9KN/m

Hình 4.7: Khai báo tải trọng HL-93TDM và HL-93TRK

4.6.2.5 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đáy bệ gồm:

+ Trọng lượng bản thân dầm, trọng lượng bản thân mố, trụ (TT giai đoạn 1) + Trọng lượng các lớp mặt cầu, lăn can tay vịn, lề bộ hành (TT giai đoạn 2)+ Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

- Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo TTGH cường độ:

3 HL-93TDM Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn 1.75

4 HL-93TRK Hoạt tải xe tải và tải trọng làn 1.75

5 2HL-93TRK+LAN Hoạt tải 2 xe tải và tải trọng làn 1.75

- Để tổ hợp các trường hợp tải trọng theo đúng tiêu chuẩn quy định, ta định nghĩatỉnh tải tác dụng lên hệ kết cấu như sau:

+ DCi: Tỉnh tải dầm và các cấu kiện của nhịp thứ i phần cầu liên tục (i=1÷3).+ DWi: Tỉnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị của nhịp thứ i (i=1÷3)

- Hoạt tải bao gồm:

+ HL-93TRK: Hoạt tải xe 3 trục+ tải trọng làn

+ HL-93TDM: Hoạt tải xe 2 trục+ tải trọng làn

+ NGUOI: Hoạt tải người (3.0KN/m)

- Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ hợp được các giátrị bất lợi nhất:

Bảng 4.10: Các tổ hợp tải trọng

1,75(HL93-TRK+Doan nguoi)

1,75(HL93-TDM+Doan nguoi)

Max(TRK_max,TDM_max)

(1,25DC+

1, 5DW)

_max

Cộng tác dụng của Tĩnh tải và hoạt

Ghi chú:

- Hệ số xung kích được khai báo cùng với việc khai báo tải trọng xe hai trục vàtải trọng xe tải: IM = 25% Khi xếp 2 xe HL-93TRK để tính phản lực trụ ta lấy 90%hiệu ứng của xe và làn, hệ số này cũng được khai báo cùng với khai báo xe

- Hệ số tải trọng được khai báo cùng với việc khai báo các trường hợp tải

- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trườnghợp tải trọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các đường ảnh hưởng,xếp xe lên các đường ảnh hưởng sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêucầu của qui trình thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

4.6.2.6 Kết quả chạy chương trình

Hình 4.8: Giá trị phản lục lớn nhất tại trụ ứng với trường hợp xếp tải bất lợi cho

trụ 1 gồm tải trọng Làn+ Người+ Tĩnh tải+ Hoạt tải 4.6.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu.

Trong đó : n : số lượng cọc tính toán được ghi trong bản dưới

 : hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng,  = 1,6 đối với mố và 1,4đối với trụ

AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc đã tính ở phần trên

+Mố A : AP = DCMA.1,25+PA=7567 , 25 1 , 25  7361 , 5  16820 , 56 (KN)

+Mố B : AP = DCMB.1,25+PB=7567 , 25 1 , 25  7464 , 0  16923 , 06 (KN)

Bảng 4.11 Số lượng cọc :

BẢNG TÍNH SỐ CỌCCấu kiện AP (KN) Ptt (KN)  n (cọc) Chọn

525 525 175175

350100

100550

Hình 4.11: Sơ đồ bố trí cọc cho mố 4.7.1.2 Bố trí cọc trong trụ cầu :

1200

150 300 150

100 280

Hình 4.12: Sơ đồ bố trí cọc cho trụ

CHƯƠNG V : TÍNH KHỐI LƯỢNG VÀ DỰ TOÁN 2

PHƯƠNG ÁN

5.1.1 Khối lượng phương án 1

BẢNG 5.1: BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1.

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1 STT KẾT CẤU HẠNG MỤC VẬT LIỆU ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG

5.1.2 Khối lượng phương án 2

Bảng 5.2: Bảng tổng hợp khối lượng phương án 2.

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 2 STT KẾT CẤU HẠNG MỤC VẬT LIỆU ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG

23 Chi phí riêng phần 13034104.37 303025.44 199913.05

cầu

Bảng 5.4:Bảng tính chi phí phương án 2